非挥发性电阻开关,也称为忆阻器 1 效应,即电场改变双端器件的电阻状态,已成为高密度信息存储、计算和可重构系统 2 – 9 开发中的一个重要概念。过去十年,非挥发性电阻开关材料(如金属氧化物和固体电解质)取得了实质性进展。长期以来,人们认为漏电流会阻止在纳米薄绝缘层中观察到这种现象。然而,最近在过渡金属二硫属化物 10, 11 和六方氮化硼 12 夹层结构(也称为原子阻断器)的二维单分子层中发现的非挥发性电阻开关推翻了这种观点,并由于尺寸缩放的好处增加了一个新的材料维度 10, 13。我们在此以单层 MoS 2 为模型系统,阐明了原子片中切换机制的起源。原子成像和光谱表明,金属取代硫空位会导致电阻发生非挥发性变化,这得到了缺陷结构和电子状态计算研究的证实。这些发现提供了对非挥发性切换的原子理解,并开辟了精确缺陷工程的新方向,精确到单个缺陷,朝着实现最小的忆阻器的方向发展,以应用于超密集存储器、神经形态计算和射频通信系统 2、3、11。通过结合扫描隧道显微镜/扫描隧道光谱 (STM/STS) 和局部传输研究,我们观察到硫空位(MoS 2 单层中的主要缺陷)在其天然形式下不起低电阻路径的作用,这与金属氧化物存储器中氧空位的影响形成鲜明对比。 然而,从底部或顶部电极迁移的金属离子(例如金离子)可以取代硫空位,产生导电的局部态密度 (LDOS),从而驱动原子片进入低阻状态。 在反向电场下去除金原子后,缺陷恢复其初始空位结构,系统返回到高阻状态。 这种导电点切换机制类似于在原子级上形成导电桥存储器 14。然而,它本质上是不同的,也是独一无二的,因为单个金属离子填充了晶格中的单个空位,而不是通过高度无序的材料形成金属桥。我们发现硫空位在 2 纳米间距处稳定,导致忆阻器密度约为每 1 个单位
带有 CoSi 2 栅极电极的高性能 MOS 隧道阴极 T. Sadoh、Y. Zhang、H. Yasunaga、A. Kenjo、T. Tsurushima 和 M. Miyao 九州大学电子系 6-10-1 Hakozaki,福冈 812-8581,日本 电话:+81-92-642-3952 传真:+81-92-642-3974 电子邮件:sadoh@ed.kyushu-u.ac.jp 1. 简介 高稳定性低电压工作的微阴极是真空微电子学和先进平板显示技术中不可或缺的一部分。到目前为止,已经对具有金属-绝缘体-金属 (MIM) 结构 [1] 和金属氧化物半导体 (MOS) 结构 [2-4] 的隧道阴极进行了研究。Yokoo 等人。报道了具有 Al 或 n + 非晶硅 (a-Si) 栅极的 MOS 隧道阴极的工作特性 [2, 3]。具有 Al 栅极的阴极的发射效率高,但 Al/SiO 2 界面不稳定。另一方面,具有 a-Si 栅极的阴极的 a-Si/SiO 2 界面稳定。然而,a-Si 栅极的电阻相对较高,发射效率较低。因此,迫切需要提高阴极的发射效率和寿命。为了提高它们,需要具有低电阻和稳定电极/氧化物界面的高质量薄栅极电极。CoSi 2 是电阻最低的硅化物之一,具有化学和热稳定性。因此,预计采用 CoSi 2 作为栅极材料将提高阴极的性能。在这项研究中,研究了具有 CoSi 2 栅极的隧道阴极的工作特性,并证明了薄 CoSi 2 膜可以提高发射效率和寿命。这是关于具有 CoSi 2 栅电极的 MOS 隧道阴极的首次报道。2. 实验步骤所用衬底是电阻率为 10 Ωcm 的 n 型 Si。通过湿法氧化生长 160nm 厚的场氧化物。去除具有 0.3mm 2 的圆形栅极图案的氧化物后,通过干氧化在 900 ℃持续 22 分钟生长 10nm 厚的栅极氧化物。为了改善栅极氧化物,将样品在 Ar 中以 1100℃退火 90 分钟。栅极氧化后,使用固体源 MBE 系统在基底温度为 400℃下通过共沉积 Co 和 Si 形成 5-10nm 的 CoSi 2 栅电极,基底压力为 5x10 -11 Torr。最后,通过沉积 Al 形成接触。样品的示意图和能带图分别如图 1 和图 2 所示。测量了二极管电流 Id 和发射电流 Ie 与栅极偏压的关系。3. 结果与讨论图 3 显示了二极管和发射电流密度与电场的典型依赖关系。在 7 MV cm -1 以上的电场下,可以观察到电子的发射。图 4 显示了图 3 中数据的 Fowler-Nordheim 图。发现二极管和发射
近几十年来,广泛使用化石燃料已导致全球变暖,增加了对环境保护的压力。固体氧化物细胞(SOC)是有希望的电化学能量转换和在高温(600 - 1,000°C)下使用的存储装置。SOC可以在燃料电池模式(固体氧化物燃料电池或SOFCS模式)下运行,在那里它们通过氢或其他能源资源(例如碳氢化合物,CO等)产生电力,也可以在电解模式(固体氧化物电解电池或SOEC模式)中进行操作,从而在其中产生Hygas或Syngas等,从H 2 O和CO供电,并配备H 2 O和Co 2 O和Co Electrictitions Electrictitions Electrictity。当在SOFC和SOEC模式下操作时,它们可以称为可逆的氧化物细胞或RSOC。从根本上讲,已经开发了两种类型的SOC,即管状和刨床设计。管状型SOFC具有长期的稳定性,而平面型SOFC与管状型SOFC相比具有高功率密度,该型SOFC显示出良好的特性,例如高体积功率密度和低电阻。XI等。 估计平面型SOFC内的各种物理参数。 详细构建了该模型,包括气流,传热,传质和电化学反应。 因此,平面型SOFC的性能受结构参数的影响(Xi等人 )。 此外,SOFC的工作温度在催化活性,稳定性,电效率,燃料的灵活性和材料的耐用性方面起着至关重要的作用。 XI等。 )。 Thornton等。 )。XI等。估计平面型SOFC内的各种物理参数。详细构建了该模型,包括气流,传热,传质和电化学反应。因此,平面型SOFC的性能受结构参数的影响(Xi等人)。此外,SOFC的工作温度在催化活性,稳定性,电效率,燃料的灵活性和材料的耐用性方面起着至关重要的作用。XI等。 )。 Thornton等。 )。XI等。)。Thornton等。)。它在高温(500 - 900°C)下运行,其优点是它可以用宽型燃料(包括氢,甲烷,葡萄球菌,乙醇,沼气等)运行。通过热量和发电(CHP)的结合,可以最大程度地提高80%以上的效率。开发了具有100 kW发电的生物量气体(BG)-SOFC-CHP系统。结果显示出显着的节能效果。这项工作的主要目标是分析与传统能源系统相比的CHP系统的优势(Xi等人SOFC的工作温度会影响细胞中发生的物理和化学过程。这些过程也受到微观结构的影响。计算了表征SOFC阴极的微观结构的阻抗数据。他们通过使用电化学阻抗光谱(EIS)数据发现了SOFC阴极微观结构的有效曲折(Thornton等人在电极的催化活性方面,高温操作有利于使用非私致金属催化剂。Xia等。 在Ni-CEO 2材料上进行了理论计算和实验。 镍的存在增强了H 2吸附,并降低了的能量屏障Xia等。在Ni-CEO 2材料上进行了理论计算和实验。镍的存在增强了H 2吸附,并降低了